控制输入设备处的手存在感测制造技术

实施方式涉及控制输入设备处的手存在感测。在一些实施方式中，控制输入设备包括基部构件、耦接到基部构件并被配置为在手柄的握持部分处被手动接触并由用户的手在一个或多个自由度中移动的手柄、被配置为检测手柄在一个或多个自由度中的方位或取向的一个或多个控制输入传感器，以及耦接到基部构件的存在传感器。存在传感器具有感测场，并且感测场的至少一部分位于手柄附近。一部分位于手柄附近。一部分位于手柄附近。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】控制输入设备处的手存在感测
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2019年10月8日提交的标题为HAND PRESENCE SENSING AT CONTROL INPUT DEVICE的美国临时专利申请No.62/912,536的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术介绍

[0003]控制输入设备允许用户控制各种类型的机构和器械的功能。例如，远程操作外科手术设备可以使用各种类型的医疗器械来执行微创外科手术程序，这减少对患者的健康组织的损害。医疗器械可以连接到操纵器设备，诸如可以被控制以执行外科手术程序的操纵器臂。可以在一个或多个控制输入设备处向操作员提供对操纵器设备处的医疗器械的控制，该一个或多个控制输入设备可以在操作员终端或操作员站处。操纵器设备的致动器可以由控制输入设备控制以引起与患者外科手术部位相互作用的操纵器设备处的医疗器械、相机或其他末端执行器的运动或发动其另一功能。在一些示例中，操作员站处的控制输入设备可以由操作员在一个或多个自由度中物理操纵，以控制末端执行器与控制设备的操纵相协调地移动，例如，在操作部位处在对应的自由度中移动。
[0004]在许多情况下，希望控制系统具有检测操作控制输入设备的用户的存在的能力。例如，这允许当检测到用户正要操作控制输入设备时启用操纵器设备的用户控制，并且当没有检测到用户存在时安全地禁用操纵器设备的用户控制。在一些控制系统中，可以使用一个或多个存在传感器来检测用户的存在。例如，一些系统包括操作员终端，在该操作员终端处使用控制输入设备并且该操作员终端包括视频输出设备。当头部被定位以查看视频输出设备时，光学检测器可以检测到操作员的头部的存在。然而，这种检测并不能直接指示用户的手是否准备好使用控制输入设备。此外，一些控制输入设备具有用于用户的手的结构和/或握持件，这可能导致难以直接感测操作控制输入设备的用户的手的存在。例如，在控制输入设备上旋转夹钳握持件可以提供夹紧运动，并且它们可以围绕控制设备的一个或多个轴线旋转，这可能导致操作员的手采用各种配置。在一些情况下，在一种或多种这样的配置中操作的手的存在可能不容易被传感器检测到。

技术实现思路

[0005]本申请的实施方式涉及控制输入设备处的手存在感测。在一些实施方式中，控制输入设备包括：基部构件；手柄，其耦接到基部构件并且被配置为在手柄的握持部分处被手动接触并由用户的手在一个或多个自由度中移动；一个或多个控制输入传感器，其被配置为检测手柄在一个或多个自由度中的方位和/或取向；以及存在传感器，其耦接到基部构件。存在传感器具有感测场，并且感测场的至少一部分位于手柄附近。
[0006]描述了控制输入设备的各种实施方式和示例。例如，在一些实施方式中，存在传感器被配置为检测由存在传感器的感测场中的手的存在而被定向为穿过空间到达存在传感器的电磁辐射或超声波。在一些实施方式中，存在传感器位于手柄的在控制输入设备的操
作期间未被手接触的表面上。在一些实施方式中，感测场的该部分位于在操作手柄之前手在朝向手柄移动时的接近路径中。在一些实施方式中，手柄在感测场的外部。
[0007]在一些实施方式中，感测场被成形为或大致为在远离存在传感器的方向上宽度增加的锥体。在一些实施方式中，感测场具有相对于手柄的中心轴线固定的空间方位，该中心轴线在手柄的远端和近端之间延伸。在一些实施方式中，手柄至少部分地延伸到感测场中。在一些实施方式中，感测场至少部分地位于手柄的端部的前面。
[0008]在一些实施方式中，存在传感器是第一存在传感器，感测场是位于手柄的第一侧处的第一感测场，并且控制输入设备进一步包括第二存在传感器，该第二存在传感器耦接到基部构件并且被配置为检测由第二存在传感器的第二感测场中的手的存在而被定向为穿过空间到达第二存在传感器的第二电磁辐射。第二感测场在手柄附近并且位于手柄的与第一侧相对的第二侧。例如，第一侧可以是与手柄的中心轴线相交的竖直平面的第一侧，并且第二侧可以是竖直平面的第二侧。
[0009]在一些实施方式中，由存在传感器生成的信号包括参数，并且该参数包括对应于感测场中的对象与存在传感器之间的可变距离的值。在一些实施方式中，存在传感器包括电磁传感器，该电磁传感器包括发射器和检测器，发射器被配置为在感测场中发射第一电磁信号，并且检测器被配置为检测从感测场中的手反射的第一电磁信号。在一些实施方式中，存在传感器包括光学飞行时间传感器，该光学飞行时间传感器生成信号，该信号包括对应于感测场中的手和存在传感器之间的可变距离的值。在一些实施方式中，存在传感器包括热电堆传感器或热成像相机，该热电堆传感器或热成像相机包括检测器，该检测器被配置为检测由感测场中的手发射的红外辐射。也可以使用其他类型的传感器，例如超声传感器等。
[0010]在一些实施方式中，手柄的部分包括手柄远端、与手柄远端相对的手柄近端以及限定在手柄远端和手柄近端之间的中心轴线。手柄远端比手柄近端更靠近手。基部构件的基部部分包括基部远端和与基部远端相对的基部近端，基部部分平行或大致平行于手柄的部分的中心轴线延伸。存在传感器位于比基部近端更靠近手柄远端的基部远端上。
[0011]在一些实施方式中，手柄包括在手柄的远端和近端之间沿着手柄的中心轴线延伸的中心部分，并且手柄包括从中心部分延伸的两个握持构件。两个握持构件各自被配置为由手的对应的手指握持，并且中心部分被配置为在握持手柄期间定位在手的至少两个手指之间。感测场被配置为覆盖包括触摸两个握持构件中的任一个的手的一个或多个手指的区域。在一些实施方式中，一个或多个自由度包括滚转自由度，其中手柄相对于基部构件绕手柄的中心轴线在滚转自由度中可旋转，并且感测场被配置为在手握持手柄时在手柄在滚转自由度中的所有取向下包括手的至少一部分。在各种实施方式中，基部构件可选地机械接地或机械不接地。
[0012]在一些实施方式中，控制输入设备包括手柄，该手柄被配置为在手柄的握持部分处被手动接触并且由用户的手在一个或多个自由度中移动。手柄包括沿着手柄的中心轴线延伸的中心部分，并且中心部分被配置为在由手握持手柄期间定位在手的至少两个手指之间。一个或多个控制输入传感器被配置为检测手柄在一个或多个自由度中的方位或取向，并且存在传感器耦接到手柄的在手附近的远端。存在传感器被配置为检测由存在传感器的感测场中的手的存在而被定向为穿过空间到达存在传感器的电磁辐射或超声波，并且感测
场位于手柄附近。
[0013]描述了该控制输入设备的各种实施方式和示例。例如，在一些实施方式中，手柄被配置为使得在手握持手柄的握持部分时，手的手掌不与手柄接触。在一些实施方式中，存在传感器被配置为通过存在传感器的感测场中的手的手掌的存在来检测电磁辐射或超声波。在一些实施方式中，由存在传感器生成的信号包括参数，并且该参数包括对应于检测到的手和存在传感器之间的可变距离的值。在进一步的示例中，参数包括对应于感测场中的手相对于存在传感器的运动方向或感测场中的手的速度的值。在一些示例中，该值被提供给处理器并且可用于确定手是否正在操作控制输入设备本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种控制输入设备，其包括：基部构件；手柄，其耦接到所述基部构件并被配置为在所述手柄的握持部分处被手动接触并由用户的手在一个或多个自由度中移动；一个或多个控制输入传感器，其被配置为检测所述手柄在所述一个或多个自由度中的方位或取向；以及存在传感器，其耦接到所述基部构件，所述存在传感器具有感测场，并且所述感测场的至少一部分位于所述手柄附近。2.根据权利要求1所述的控制输入设备，其中所述存在传感器被配置为检测由所述存在传感器的所述感测场中的所述手的存在而被定向为穿过空间到达所述存在传感器的电磁辐射或超声波。3.根据权利要求1所述的控制输入设备，其中所述存在传感器位于所述手柄的在所述控制输入设备的操作期间未被所述手接触的表面上。4.根据权利要求1所述的控制输入设备，其中所述手柄在所述感测场的外部。5.根据权利要求1所述的控制输入设备，其中所述手柄至少部分地延伸到所述感测场中。6.根据权利要求1所述的控制输入设备，其中所述感测场的所述部分位于在操作所述手柄之前的所述手朝向所述手柄的接近路径中。7.根据权利要求1所述的控制输入设备，其中所述感测场被成形为或大致为在远离所述存在传感器的方向上宽度增加的锥体。8.根据权利要求1至7中任一项所述的控制输入设备，其中所述感测场至少部分地位于所述手柄的端部的前面。9.根据权利要求1至7中任一项所述的控制输入设备，其中：所述存在传感器为第一存在传感器，并且所述感测场为位于所述手柄的第一侧的第一感测场；所述控制输入设备进一步包括耦接到所述基部构件的第二存在传感器；所述第二存在传感器被配置为检测由所述第二存在传感器的第二感测场中的所述手的存在而被定向为穿过空间到达所述第二存在传感器的第二电磁辐射；并且所述第二感测场在所述手柄附近且位于所述手柄的与所述第一侧相对的第二侧。10.根据权利要求1至7中任一项所述的控制输入设备，其中：由所述存在传感器生成的信号包括参数；并且所述参数包括对应于所述感测场中的对象与所述存在传感器之间的可变距离的值。11.根据权利要求1至7中任一项所述的控制输入设备，其中：所述存在传感器包括电磁传感器；所述存在传感器包括发射器和检测器；所述发射器被配置为在所述感测场中发射第一电磁信号；并且所述检测器被配置为检测从所述感测场中的所述手反射的所述第一电磁信号。12.根据权利要求11所述的控制输入设备，其中所述存在传感器进一步包括光学飞行时间传感器，所述光学飞行时间传感器生成信号，所述信号包括对应于所述感测场中的所
述手和所述存在传感器之间的可变距离的值。13.根据权利要求1至7中任一项所述的控制输入设备，其中：所述存在传感器包括热电堆传感器或热成像相机；并且所述热电堆传感器或所述热成像相机包括检测器，所述检测器被配置为检测由所述感测场中的所述手发射的红外辐射。14.根据权利要求1至7中任一项所述的控制输入设备，其中：所述手柄的部分包括手柄远端、与所述手柄远端相对的手柄近端以及限定在所述手柄远端和所述手柄近端之间的中心轴线；所述手柄远端比所述手柄近端更靠近所述手；所述基部构件的基部部分包括基部远端和与所述基部远端相对的基部近端；所述基部部分平行或大致平行于所述手柄的所述部分的所述中心轴线延伸；并且所述存在传感器位于比所述基部近端更靠近所述手柄远端的所述基部远端上。15.根据权利要求1至7中任一项所述的控制输入设备，其中：所述手柄包括在所述手柄的远端和近端之间沿着所述手柄的中心轴线延伸的中心部分；所述手柄包括从所述中心部分延伸的两个握持构件；所述两个握持构件各自被配置为由所述手的对应的手指握持；所述中心部分被配置为在由所述手握持所述手柄期间定位在所述手的至少两个手指之间；并且所述感测场被配置为覆盖包括触摸所述两个握持构件中的任一个的所述手的一个或多个手指的区域。16.根据权利要求15所述的控制输入设备，其中：所述一个或多个自由度包括滚转自由度；所述手柄相对于所述基部构件绕所述手柄的所述中心轴线在所述滚转自由度中可旋转；并且所述感测场被配置为在所述手握持所述手柄时在所述手柄在所述滚转自由度中的所有取向下包括所述手的至少一部分。17.根据权利要求1至7中任一项所述的控制输入设备，其中所述基部构件机械接地。18.根据权利要求1至7中任一项所述的控制输入设备，其中所述基部构件机械不接地。19.一种控制输入设备，其包括：手柄，其被配置为在所述手柄的握持部分处被手动接触并且由用户的手在一个或多个自由度中移动，其中所述手柄包括沿着所述手柄的中心轴线延伸的中心部分，并且其中所述中心部分被配置为在由所述手握持所述手柄期间被定位在所述手的至少两个手指之间；一个或多个控制输入传感器，其被配置为检测所述手柄在所述一个或多个自由度中的方位或取向；以及存在传感器，其耦接到所述手柄的在所述手附近的远端，其中所述存在传感器被配置为检测由所述存在传感器的感测场中的所述手的存在而被定向为穿过空间到达所述存在传感器的电磁辐射或超声波，并且其中所述感测场位于所述手柄附近。20.根据权利要求19所述的控制输入设备，其中：
所述手柄被配置为使得在所述手握持所述手柄的所述握持部分时，所述手的手掌不与所述手柄接触；并且所述存在传感器被配置为检测由所述存在传感器的所述感测场中的所述手的所述手掌的存在而被定向为穿过空间到达所述存在传感器的所述电磁辐射或所述超声波。21.根据权利要求19所述的控制输入设备，其中所述感测场位于在操作所述手柄之前的所述手朝向所述手柄的接近路径中。22.根据权利要求19所述的控制输入设备，其中所述手柄定位在所述感测场的外部。23.根据权利要求19所述的控制输入设备，其中：由所述存在传感器生成的信号包括参数；其中所述参数包括对应于所述感测场中的所述手与所述存在传感器之间的可变距离的值；并且所述值被提供给处理器并且可用于确定所述手是否正在操作所述控制输入设备。24.根据权利要求19所述的控制输入设备，其中：由所述存在传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：L，
申请(专利权)人：直观外科手术操作公司，
类型：发明
国别省市：